Gran noticia, OPERA observa su quinto neutrino tau

Por Francisco R. Villatoro, el 17 junio, 2015. Categoría(s): Ciencia • Física • Noticia CPAN • Noticias • Physics • Science ✎ 11

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OPERA es famoso por el fiasco de los neutrinos muónicos superlumínicos, pero su gran objetivo es observar neutrinos tau en el haz de neutrinos muónicos que recibe desde el CERN. Me hice eco de su primer tau, el segundo, el tercero, el cuarto y ahora el quinto. Gran noticia porque implica la observación a más de cinco sigmas de la oscilación de los neutrinos muónicos en neutrinos tau. Un gran éxito de OPERA que ya ha cumplido con su misión (ya no puede observar ningún tau más).

Este gran resultado ha sido anunciado en el seminario «New results from OPERA,» 15 Jun 2015, web del evento (por cuestiones de trabajo no puede disfrutar del streaming en directo). La noticia en varios medios: Davide Castelvecchi, «Neutrinos found to switch to elusive ‘tau’ flavour,» Nature News, 16 Jun 2015; Cian O’Luanaigh, «OPERA detects its fifth tau neutrino,» CERN News, 16 Jun 2015; Kathryn Jepsen, «OPERA catches fifth tau neutrino,» Symmetry Magazine, 16 Jun 2015; INFN, «Discovery of the tau neutrino appearance,» Interactions, 16 Jun 2015.

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El experimento OPERA se encuentra en el laboratorio subterráneo de Gran Sasso (LNGS), Italia, a unos 120 km de Roma (donde también se encuentran los experimentos de neutrinos BOREXINO, ICARUS y LVD). En el CERN hay un experimento llamado CNGS que emitió un haz de neutrinos muónicos en dirección a Gran Sasso (funcionó hasta el 3 de diciembre de 2013). Estos neutrinos atraviesan la corteza de la Tierra en línea recta durante unos 732 km hasta alcanzar los detectores de LNGS. Como los neutrinos oscilan, se debe observar un déficit de neutrinos muónicos, que se observarán como neutrinos electrónicos y como neutrinos tau. OPERA está especializado en observar estos últimos (los más difíciles de observar).

El primer neutrino tau fue observado por OPERA en 2009, el segundo en 2011, el tercero en 2012, el cuarto en 2013, y muchos pensábamos que sería imposible observar otro más en los datos de 2013. Pero así ha sido, había datos de 2013 aún por analizar y el lunes 15 de junio de 2015 se anunció oficialmente el análisis de todos los datos y la observación de un quinto neutrino tau. Todo un éxito porque implica la observación de la oscilación de muónicos en tauónicos a más de 5 sigmas de confianza estadística.

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La colaboración está formada por unos 140 físicos de 28 instituciones de investigación de 11 países (España no está incluida). Un haz de protones producido en el colisionador SPS del CERN incide contra un blanco de grafito produciendo piones y kaones que se desintegran a lo largo de un kilómetro produciendo neutrinos muónicos. Tras este kilómetro se han colocado unas barreras que absorben todas las partículas que incidan, salvo los neutrinos (para los que son tan transparentes como tu propio cuerpo).

No he podido recabar imágenes del suceso. Cuando tenga más información completaré esta entrada.

 



11 Comentarios

  1. En vista a estos experimentos ¿Podemos decir con toda tranquilidad que los neutrinos tienen masa? o ¿hay que mantener aún ciertas reservas al respecto?

    1. Alejandro, se sabe, con toda seguridad (a más de 5 sigmas en más de 6 parámetros, por tanto, a más de 30 sigmas) que los neutrinos tienen masa. De hecho, el descubrimiento ya recibió el Premio Nobel de Física.

      Mantener reservas sobre un hecho científico no tiene ningún sentido (tras casi 20 años de investigación y más de 30 experimentos independientes que han verificado el resultado).

      Saludos
      Francis

      1. Ok. Muchas gracias . Es lo que me imaginaba. Pero si buscas en internet en multitud de páginas (supongo que no actualizadas) parece que el tema aun despierta ciertas reticencias, incluso hablan de modelos alternativos donde siguen sin tener masa a pesar de la evidencia experimental.

        Un saludo.

  2. Hola Francis, soy un estudiante de química de primer semestre, mi pregunta es la siguiente: Que quiere decir cinco sigmas de confianza estadística?. Por ejemplo, ayer medí en el laboratorio la densidad del agua a 25ºC, mis resultados fueron 0,99667; 0,99680; 0,99710; 0,9949; 0.99772; 0,99802; 0,99891; 0,99800. A partir de esos datos yo puedo calcular a cuantos sigmas de confianza estadística está mi estudio de densidad?

    1. Ana, la confianza estadística se aplica a los contrastes de hipótesis. Tomas una hipótesis nula (no hay cierto efecto), una hipótesis concreta (hay cierto efecto) y determinas la probabilidad de que las observaciones experimentales puedan ser resultado de la hipótesis nula (ausencia del efecto), en lugar de resultado de tu hipótesis (existencia del efecto).

      En tu caso no tiene sentido hablar de sigmas de confianza estadística, pues tienes una serie de datos sin ninguna hipótesis. Puedes aplicar estadística descriptiva (calcular estadísticos como la media, mediana, desviación típica, otros momentos, etc.). Pero ¿cuál puede ser tu hipótesis? ¿Que la densidad del agua a 25ºC es igual a la unidad? ¿Y cuál es tu hipótesis nula? Para tus datos no tiene sentido hablar de número de sigmas.

      Saludos
      Francis

    2. Hola Ana, en la asignatura de Matemáticas aplicadas a las Ciencias Sociales II de 2º de Bachillerato en la modalidad de Ciencias Sociales, dentro del bloque de Estadística Inferencial hay un tema dedicado al contraste de hipótesis, para la media, para la proporción y para la diferencia de las medias. De hecho cae siempre en Selectividad.
      El problema es que por alguna razón desconocida, estos contenidos NO están incluidos en el programa de Matemáticas II que son las que estudian los alumnos del bachillerato científico-tecnológico. La única diferencia es que en el bachillerato, la significación del contraste no se mide en «sigmas» sino de una manera equivalente en tanto porciento.

  3. Ola, sigo tu blog intermitentemente porque algunos temas se me escapan directamente(éste tambien). Desde la curiosidad del profano quería hacer varias preguntas: Por qué no se pueden detectar más?? Podría haberlos y sería imposible llegar a encontrarlos?? Tiene alguna relación esta investigación con la búsqueda de la esquiva materia oscura??

    Gracias.
    Un saludo.

    1. Santiago, los neutrinos interaccionan muy poco con la materia. Por ejemplo, en 2009, CNGS envío hacia LNGS unos 35 trillones de neutrinos muónicos (3,52 × 10^19). En CNGS fueron detectados 21455 candidatos a neutrinos, pero muchos corresponden a falsos positivos (observarlos es muy difícil); un análisis automático seleccionó 3629 neutrinos y la inspección visual por un experto redujo este número a 3557 neutrinos. Todos eran muónicos excepto uno que era tau (en teoría se esperaba observar 1,65 neutrinos tau, o sea, o uno, o dos).

      Observar neutrinos es muy difícil. ¿Tienen algo que ver con materia oscura? La materia oscura según los datos cosmológicos es fría (partículas con gran masa) y los neutrinos son candidatos a materia oscura caliente (su masa es menor de la dos millonésima parte de la masa del electrón). Podría haber un poco de materia oscura caliente (en su caso serían neutrinos), pero domina la materia oscura fría. Si los neutrinos son partículas de Dirac, los neutrinos dextrógiros de gran masa (escala GUT) podría ser la materia oscura, pero no sabemos si existen. Hay otras alternativas, pero lo más sencillo es decir que los neutrinos no son las partículas de materia oscura que buscamos.

      Saludos
      Francis

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Por Francisco R. Villatoro, publicado el 17 junio, 2015
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